فولینگ و ترسیب بیش از حد و PH زیاد آب خوراک

فولینگ و ترسیب بیش از حد و PH زیاد آب خوراک

فولینگ و ترسیب بیش از حد و PH زیاد آب خوراک

فولینگ و ترسیب بیش از حد
اصولاً ترسیب عبارت از نشستن نمکهای کم محلول روی سطح غشاء و فولینگ عبارت از تجمع مواد معلق جامد و میکروارگانیسمها روی سطح غشاء می­باشد. فولینگ در سیستمهای RO
 یک پدیده طبیعی تلقی می­شود که با اعملا پیش تصفیه و فیلتراسیون مناسب و شستشوی شیمیائی در مواقع نیاز قابل کنترل است. تشکیل رسوبات مختلف با توجه به ماهیت رسوب قابل کنترل یا غیر کنترل می باشد. برخی رسوبات نظیر سولفات و سیلیکات پس از تشکیل بسیار سخت شستشو می­شوند. همچنین این رسوبات باعث کاهش سریع و شدید کارائی سیستم اسمز معکوس می­ شوند. بنابراین باید با پیش تصفیه مناسب، کار با میزان جریانهای طراحی و تزریق مواد شیمیایی مناسب از تشکیل این رسوبات جلوگیری نمود.

در سیستمهای حلزونی، رسوبات یا فولینگ، موجب انسداد ناحیه­ای می‌شود که لایه­های غشاء را از هم جدا می‌کند که به آن صفحه جدا کننده می‌گویند. این صفحات دارای یک لایه موربی پلاستیکی شیاردار هستند که برای افزایش تلاطم جریان متقاطع آب، طراحی شده است. این تلاطم، سرعت نفوذ نمک به داخل توده جریان را افزایش می‌دهد.

رسوب و گرفتگی قادر به کاهش فضای موثر بین مواد بوده و موجب کاهش تلاطم جریان می‌شوند که نتیجه آن، افزایش پلاریزاسیون غلظت در سطح غشاء است. هر چه غلظت محلول در سطح غشاء بیشتر باشد به همان نسبت، املاح بیشتری از خود عبور می‌دهد. وقتی که سطح موثر غشاء کاهش یابد، تلاطم، کاهش خواهد یافت و تمیز نمودن سطح غشاء  مشکلتر می‌شود، زیرا امکان فرستادن محلول شیمیایی به سطوح مسدود شده توسط مواد جامد کاهش می یابد.

چنانچه با عدم تمیز کاری، اجازه گسترش گرفتگی یا رسوب داده شود، المنتهای اسمز معکوس به طور فیزیکی مسدود می‌شوند تا جایی که افت فشار جریان متقاطع از خوراک به سمت دور ریز به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد. این اختلاف فشار بالا موجب اعمال نیرو به المنتهای غشاء می‌شود به طوری که قادر به تخریب مکانیکی المنت خواهد بود. در سیستمهای حلزونی ممکن است پدیده تلسکوپی شدن غشاء اتفاق بیفتد. درصورت بروز چند مورد تخریب مکانیکی، امکان نشتی آب خوراک به آب محصول وجود دارد که نتیجه آن، کاهش دفع نمک در سیستم است. 

اگر شستشوی شیمیایی غشاء قبل از اینکه افت فشار بیش از حد افزایش یابد انجام گیرد، امکان تمیز کردن بعضی از رسوبهای تشکیل شده بر روی غشاء به طور موثر وجود دارد. حداکثر افت فشار مجاز‌ به منظور تمیز کاری رسوب آهن یا کربنات 15% می باشد .

امکان جلوگیری از تشکیل رسوب با استفاده از بازدهی صحیح سیستم و تزریق مواد شیمیایی وجود دارد. بازدارنده­های رسوب، قادر به کنترل رسوب کربنات تا 2 < LSI هستند. فرایند ته نشینی و تشکیل رسوبهای سولفات و سیلیس بسیار آهسته است و کنترل آن حتی با استفاده از تزریق غلظت بازدارنده های رسوب مشکل است.
اگر بدون اینکه سابقه وجود اشکال در سیستم وجود داشته باشد سیستم به طور ناگهانی دچار رسوب گرفتگی شود، باید شرایط عملیاتی مورد بررسی قرار گیرد. ممکن است آنالیز آب خوراک تغییر کرده باشد. راه حل جلوگیری از رسوب گرفتگی بیشتر استفاده از بازدارنده رسوب غلیظتر می­باشد. راه حل دیگر انجام اصلاحاتی در سیستم است. به طوری که پس از خارج کردن سیستم از سرویس، املاح از طریق شستشو از سیستم خارج شوند. بازدارنده­های رسوب فقط فرایند ته نشینی را کاهش می­دهند. به یک سیستم اسمز معکوس
 که دارای املاح با غلظت فوق اشباع است نباید اجازه داد بدون اینکه شستشو و تخلیه نمکها صورت پذیرد، برای مدت زمان زیادی به حالت راکد باقی بماند. عملیات فلاشینگ، شامل فرستادن آب محصول به داخل سیستم اسمز معکوس با فشار پایین ( کمتر از psig 60 ) است و این کار تا زمانی ادامه می یابد که آب تغلیظ شده به خارج از سیستم انتقال یابد.

زمانی که برای کنترل pH به صورت پیوسته از اسید سولفوریک به همراه یک بازدارنده رسوب، استفاده می‌شود، باید قبل از تزریق اسید از وجود بازدارنده رسوب در آب خوراک اطمینان یافت. به عبارت دیگر چنانچه غلظت سولفات به طور موضعی زیاد باشد (در سطوحی که اسید هنوز به طور کامل حل نشده است) این مسئله می­تواند موجب رسوب دهی در بالا دست نقطه تزریق بازدارنده  شود. بنابراین بازدارنده باید در مجاورت یا بالا دست نقطه تزریق اسید سولفوریک تزریق شود. 

هگزامتافسفات سدیم (SHMP) از جمله بازدارنده­های رسوب ارزان قیمت است. متاسفانه این ماده به سختی در آب حل می­شود. با گذشت زمان، این ماده به ارتوفسفات که دارای تأثیر کمتری است، تجزیه می‌شود. در حقیقت، فسفات تولید شده در اثر تجزیه بازدارنده، خود می­تواند به عنوان ماده نامحلول ارتوفسفات کلسیم رسوب کند. اگر تانک حاوی محلول SHMP در معرض آفتاب قرار گیرد، محتویات آن باید تخلیه و هر سه روز یک مرتبه مجدداً هم زده شود. 

در آبهای خوراک که پتانسیل رسوب دهی آنها پایین است، SHMP معمولاً به میزان ppm 5 تزریق می‌شود. تأثیر این ماده در غلظتهای پایین به سرعت کاهش می یابد. همچنین جایگزینهای تجاری برای این ماده که در غلظتهای پایینتر، از SHMP موثرترند، در دسترس قرار دارند. متداول‌ترین این مواد، پلی اکریلات ، ارگانوفسفونات یا ترکیبی از این دو می باشد. در ارگانوفسفونات، فسفات از حالت پایدارتری در مقایسه با SHMP برخوردار است.

PH زیاد آب خوراک 
برای سیستمهایی که غشاء آنها از نوع  CA است، کاهش pH اکثر منابع آب با استفاده از تزریق اسید لازم است. این کار نرخ هیدرولیز غشاء را کاهش می­دهد. سرعت هیدرولیز با کاهش pH از 4 به 2 و افزایش pH از 6 به 10، بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش می­یابد. محدوده pH مناسب برای غشاء CA بین 5 تا 7 است. اگر pH آب خوراک پایین باشد، این کار موجب اضمحلال غشاء­های موجود در ابتدای سیستم می­شود. تزریق اسید کمتر از حد لازم pHبالا)، موجب تخریب غشاء­های انتهایی سیستم می‌شود.

در مورد غشاء­های پلی آمید نازک، هیدرولیز اهمیتی ندارد. این ویژگی موجب می‌شود که از آن برای تصفیه آب های مختلف، بدون تزریق اسید استفاده شود. در این شرایط به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم، به بازدهی پایین آب محصول، استفاده از سختی گیر و بازدارنده رسوب اکتفا می‌شود.

در مورد سیستمهایی که برای کنترل رسوب دهی فقط به تزریق اسید اکتفا می‌کنند، می­توان با تزریق بازدارنده رسوب در مصرف اسید صرفه­ جویی کرد. با استفاده از باز دارنده رسوب، نه تنها مقدار اسید مورد نیاز کاهش می­یابد، بلکه کاهش قابل ملاحظه‌ای در دی اکسید کربن تولید شده مشاهده می‌شود از آنجایی که دی اکسید کربن به راحتی از غشاء اسمز معکوس نفوذ می‌کند، می­تواند موجب اشباع رزینهای تبادل یونی که در پایین دست RO قرار دارد، شود.

اگر غشاء سلولز استات برای مدت زمان زیادی با آب خوراک با pH بسیار بیشتر از 6 مورد بهره برداری قرار گیرد، ابتدا کاهش دفع نمک در المنتهای انتهایی مشاهده خواهد شد. به خاطر دفع ضعیف دی­اکسید­کربن (به حالت تعادل با اسید کربنیک، H2CO3 ) در مقایسه با دفع یون بی­کربنات (H2CO3-) ، معمولاً در بازدهی 75% سیستم اسمز معکوس ، با توجه به این که pH آب خوراک 6 می­باشد pH آب دور ریز حدود 7 خواهد بود. بنابراین اگر pH غشاء سلولز استات بیش از حد باشد، هیدرولیز سریع غشاء  اکثراً در المنت های انتهایی سیستم ظاهر خواهد شد.

دلیل دیگر برای تزریق اسید به سیستمهای CA و PA ، کاهشی پتانسیل تشکیل رسوب است. پتانسیل تشکیل رسوب، علاوه بر پارامترهایی نظیر TDS و  pHو وجود بازدارنده رسوب، وابستگی زیادی به غلظت یونهای خاص کلسیم و بیکربنات دارد. تزریق اسید، pH را کاهش می‌دهد و موجب افزایش حلالیت رسوب کربنات می‌شود. در ضمن، اسید با تبدیل مقدار عمده­ای از یون بیکربنات به دی­اکسید­کربن براساس واکنش زیر موجب کاهش غلظت یون بیکربنات می‌شود.

اگر رسوب گرفتگی المنتهای انتهایی سیستم از نوع کربنات کلسیم باشد، با چرخش محلول شیمیایی با pH پایین از درون محفظه‌هایی که دچار رسوب گرفتگی شده­اند امکان حذف رسوب (اگر زیاد نباشد) وجود دارد. اگر رسوب تشکیل شده بسیار سخت باشد، امکان عبور محلول شیمیایی از درون المنتهای غشاء وجود ندارد و المنتها باید تعویض شوند.

مشکلات زیر عمده مسائلی است که در ارتباط با وجود pH بالا در حین بهره ­برداری از یک سیستم اسمز معکوسپیش می­آیند و باید توسط یک تکنسین ورزیده در همان مراحل ابتدائی تشخیص داده شوند:

  • pH متر از سرویس خارج شده باشد یا کالبیراسیون آن به هم خورده باشد؛
  • حباب هوا در پمپ تزریق وجود داشته باشد؛
  • دیافراگم پمپ اسید ممکن است پاره شده باشد و یا اینکه نشتی داشته باشد؛
  • پمپ تزریق اسید، کوچکتر از میزان طراحی باشد.

به اشتراک گذاری این مطلب